Besorgniserregende Themen
Anatomie
Die Koronararterien entspringen aus den Sinus Valsalva, kurz hinter dem Ursprung der Aortenwurzel. Die rechte Koronararterie (RCA) entspringt aus dem Sinus anterior der Aorta und versorgt den rechten Vorhof, die rechte Herzkammer, den Sinusknoten, den AV-Knoten und ausgewählte Teile der linken Herzkammer mit Blut. Die linke Koronararterie (LCA) entspringt aus dem linken hinteren Aortensinus und verzweigt sich schnell in die linke Zirkumflexarterie (LCX) und die linke anteriore absteigende Arterie (LAD), die das linke Atrium und den linken Ventrikel mit Blut versorgen. Aufgrund der Existenz von Kollateralgefäßen und einer abweichenden Anatomie gibt es erhebliche Überschneidungen bei diesen Blutversorgungen, aber diese Feinheiten liegen außerhalb des Rahmens der aktuellen Diskussion.
Die Koronararterien lassen sich grob in epikardiale Gefäße und intramuskuläre Gefäße einteilen. Erstere sind größer und oberflächlicher und dienen als Leitgefäße für den Blutfluss. Letztere sind kleiner und verlaufen innerhalb des Myokards; ihre verschiedenen Äste und Arteriolen bieten einen höheren Widerstand, aber eine feinere Steuerung des Blutflusses.
In den meisten Geweben erreicht der Blutfluss während der ventrikulären Systole aufgrund des erhöhten Drucks in der Aorta und ihren distalen Ästen Spitzenwerte. Der Blutfluss durch die Herzkranzgefäße ist jedoch scheinbar paradox und erreicht seinen Höhepunkt während der ventrikulären Diastole. Dieses ungewöhnliche Muster ist eine Folge der externen Kompression der Koronargefäße durch das Myokardgewebe während der Systole. Die bedeutendste Kompressionskraft wird von den Gefäßen in der endokardialen Schicht empfunden, während die Gefäße des Epikards nur wenig Kraft spüren. Bemerkenswert ist, dass diese Kompression signifikant genug sein kann, um den Koronarfluss umzukehren, insbesondere in den intramuskulären Gefäßen des dickeren linken Ventrikels. Wenn sich die Ventrikel während der Diastole entspannen, werden die Koronargefäße nicht mehr komprimiert, und der normale Blutfluss wird wieder aufgenommen. Aufgrund dieses Musters des Blutflusses kann eine Tachykardie – und die daraus resultierende Verringerung der Zeit, die in der Diastole verbracht wird – die Effizienz der myokardialen Perfusion verringern.
Regulation
In Ruhe werden etwa 60 bis 70 % des Sauerstoffs aus dem Blut in den Koronararterien extrahiert. Dieser Grad der Sauerstoffextraktion ist ein Beweis für die hohe Stoffwechselaktivität des Myokards. Er unterstreicht auch die Bedeutung einer Erhöhung des koronaren Gesamtflusses in Zeiten eines erhöhten myokardialen Sauerstoffbedarfs.
Der myokardiale Sauerstoffbedarf kann in Abhängigkeit von der Herzfrequenz, der Kontraktilität und den Drücken um ein Vielfaches ansteigen. Aufgrund des hohen Basissauerstoffverbrauchs des Myokards bietet eine erhöhte Sauerstoffextraktion nur eine begrenzte Pufferkapazität. Der Großteil dieses Bedarfs muss durch erhöhten koronaren Fluss gedeckt werden, dessen Mechanismen nur teilweise verstanden sind. Aktuelle Erkenntnisse legen ein multifaktorielles Modell der koronaren Regulation nahe. Es wird angenommen, dass nachgelagerte Metaboliten des Sauerstoffverbrauchs, wie Kohlendioxid, die primäre Determinante des Koronarflusses unter physiologischen Bedingungen in Ruhe sind. In der Zwischenzeit trägt eine lokale Hypoxie, zusammen mit der daraus resultierenden Freisetzung vasodilatatorischer Substanzen, wahrscheinlich zur koronaren Vasodilatation während verschiedener physiologischer und pathophysiologischer Zustände eines Ungleichgewichts zwischen Sauerstoffangebot und -nachfrage bei.
Auf der grundlegendsten Ebene haben lokale Hypoxämie und Hyperkarbonatisierung gezeigt, dass sie mit koronarer Vasodilatation korrelieren. Messungen des koronarvenösen pO2 und pCO2 zeigen jedoch, wenn überhaupt, nur geringe Veränderungen bei physiologisch erhöhtem Bedarf (z.B. bei körperlicher Betätigung). Diese Situation legt nahe, dass alternative Faktoren zur koronaren Regulation unter normalen Bedingungen beitragen müssen, die Hypoxämie und Hyperkarbie verhindern. In der Tat haben mehrere Studien gezeigt, dass die Konzentrationen von sowohl Sauerstoff als auch Kohlendioxid nicht ausreichen, um den Großteil des Gesamtausmaßes der koronaren Vasodilatation als Reaktion auf einen erhöhten Sauerstoffbedarf zu erklären. Während es wahrscheinlich ist, dass lokalisierte Hypoxämie und Hyperkarbonat eine Rolle bei der koronaren Regulation während pathophysiologischer Zustände spielen, ist es noch nicht klar, ob ein intermediäres Molekül an diesem Prozess beteiligt ist.
In den 1960er Jahren wurde Adenosin als möglicher Metabolit vorgeschlagen, der für die Auslösung der koronaren Vasodilatation verantwortlich ist. Die Hypothese war, dass eine verringerte Sauerstoffspannung die Freisetzung von Adenosin aufgrund des Verbrauchs und Abbaus von Adenosintriphosphat (ATP) stimuliert. Die Überlegung war, dass Adenosin dann auf die Adenosinrezeptoren der glatten Gefäßmuskulatur einwirkt und zu einem erhöhten Koronarfluss führt. Die jahrzehntelange Forschung in der Zwischenzeit war jedoch nicht in der Lage, die Rolle von Adenosin bei der physiologischen koronaren Vasodilatation schlüssig zu belegen. Diese Diskrepanz ist möglicherweise auf die Fähigkeit der myozytären ATP-Produktion zurückzuführen, mit dem Verbrauch Schritt zu halten, wenn der Sauerstoffbedarf adäquat gedeckt ist. Im Gegensatz dazu hat sich gezeigt, dass Adenosin in Zeiten der Ischämie eine Rolle bei der koronaren Regulation spielt. Wenn die normale koronare Vasodilatation unzureichend ist, setzt ischämisches Herzgewebe Adenosin in großen Mengen frei, was zu einer lokalen Hyperämie führt.
In den 1980er Jahren entdeckten Forscher ATP-abhängige Kalium(K)-Kanäle in der glatten Gefäßmuskulatur und anderen Geweben. Diese Kanäle tragen wahrscheinlich zum Grundtonus der Gefäße bei, da ihre Hemmung zu einer leichten Abnahme des Koronarflusses führt. Interessanterweise hat die Blockade der K-Kanäle keinen Einfluss auf die physiologische Vasodilatation, aber sie stumpft die Adenosin-vermittelte Hyperämie ab.
Auch andere Mediatoren des Koronarflusses wurden aufgeklärt. Wenn der koronare Fluss sekundär zu anderen Faktoren ansteigt, stimuliert der erhöhte endovaskuläre Scherstress die Stickstoffmonoxid-Synthese. Die Freisetzung von Stickstoffmonoxid führt sowohl in Ruhe als auch bei erhöhtem myokardialen Sauerstoffverbrauch zu einer Vasodilatation. Die Hemmung der Stickoxid-Synthese hat jedoch in mehreren Studien gezeigt, dass Stickoxid für die physiologische koronare Vasodilatation nicht notwendig ist. Prostazyklin, ein Arachidonsäure-Metabolit, hat ebenfalls eine gewisse vasodilatatorische Wirkung auf die Koronargefäße gezeigt, wahrscheinlich durch Interaktion mit Stickstoffmonoxid.
Ein bemerkenswerter endothelialer Mediator, der der Funktion von Stickstoffmonoxid auf die Koronargefäße entgegenwirkt, ist Endothelin. Endothelin ist ein extrem potenter Vasokonstriktor, auf den der koronare Kreislauf sehr empfindlich reagiert. Studien haben erhöhte Plasmakonzentrationen von Endothelin bei koronarer Pathologie gezeigt.
Neurohormonelle Faktoren regulieren nachweislich ebenfalls den koronaren Fluss, obwohl dieser Effekt relativ gering zu sein scheint. Adrenerge Rezeptoren sind ungleichmäßig entlang der Koronargefäße verteilt; Alpha-Rezeptoren finden sich in größerer Konzentration in epikardialen Gefäßen, während ein Übergewicht an Beta-2-Rezeptoren in intramuskulären und subendokardialen Gefäßen besteht. Diese Verteilung scheint den koronaren „Steal“ zu minimieren, indem sie die proximalen Gefäße verengt und die Abhängigkeit des Koronarflusses auf die dilatierten distalen Gefäße verlagert. Zusätzlich kann diese Abnahme des Durchmessers der großen Koronargefäße auch dazu dienen, die durch die ventrikuläre Kompression der intramuskulären Gefäße verursachten Oszillationen des Koronarflusses zu reduzieren. Die adrenerge Steuerung trägt nachweislich zur physiologischen Vasodilatation bei; die Blockade von alpha- und beta-adrenergen Rezeptoren führt zu einer deutlich niedrigeren koronarvenösen Sauerstoffspannung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die genauen Mechanismen, die der koronaren Regulation zugrunde liegen, nicht vollständig bekannt sind. Viele sich überschneidende Faktoren steuern diesen komplexen Prozess, was auch durch die signifikant reduzierte koronarvenöse Sauerstoffspannung in einer Studie mit kombinierter Blockade von Adenosinrezeptoren, K-Kanälen und Stickoxid-Synthese nahegelegt wird.